CN116216807A - 基于污水处理的智能加药系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理加药技术领域，尤其涉及基于污水处理的智能加药系统，包括服务器、前馈水质状态单元、投药管控单元、投放单元、后馈测定分析单元、存储单元、投放分析单元以及显示单元；本发明是从污水等级和反馈分析两个角度对药剂的投放进行合理管控，且通过公式化的处理和递进式的方式进行全面性的分析，即通过投放等级来自动的根据预设投放方案进行药剂投放，以提高药剂使用的合规合理化程度，并降低药剂投放误差风险，且通过数据反馈和预警的方式对药剂的投放进行监管，对存在的药剂投放故障进行处理和及时的预警，以及结合信息反馈的方式对药剂的添加进行合理化控制和调节，进一步提高药剂使用的合规合理化程度。

Description

基于污水处理的智能加药系统

技术领域

本发明涉及污水处理加药技术领域，尤其涉及基于污水处理的智能加药系统。

背景技术

污水处理是为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，污水直接排放会造成不可逆的污染，因此工业生产废水和生活废水在排放前需经净化处理以滤去污水内的有害物质，污水处理的过程中应用加药系统对污水进行净化处理较为常见；

但现有技术中的污水处理池在投放药剂的过程中，是通过熟练的人工以自身的经验来添加药剂，药剂的添加极为不合理、不规范，且现有技术中的加药系统也无法实时根据污水的水质进行合理的药剂用量调整，进而存在药剂使用不合理合规的情况，且对于投放药剂过程中出现的故障问题无法及时的发现以及处理，直接降低生物池污水的处理效果；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于污水处理的智能加药系统，去解决上述提出的技术缺陷，是从污水等级和反馈分析两个角度对药剂的投放进行合理分析以及调控，且通过公式化的处理和递进式的方式进行全面性的分析，即通过各个生物池内污水的等级来自动的根据预设投放方案进行药剂投放，以提高药剂使用的合规合理化程度，降低药剂投放误差风险；且通过数据反馈和预警的方式对药剂的投放进行监管，对存在的药剂投放故障进行处理和及时的预警，以及结合信息反馈的方式对药剂的添加进行合理化控制和调节，进一步提高药剂使用的合规合理化程度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于污水处理的智能加药系统，包括服务器、前馈水质状态单元、投药管控单元、投放单元、后馈测定分析单元、存储单元、投放分析单元以及显示单元；

当服务器生成监管指令时，并发送至前馈水质状态单元，前馈水质状态单元在接收到监管指令时，采集生物池中污水的水质数据，水质数据包括生物池总氮数值和生物池硝氮数值，并对水质数据分析，将得到各个生物池的水质评估系数Si发送至投药管控单元；

投药管控单元在接收到各个生物池的水质评估系数Si后，立即采集各个生物池的水量数据，水量数据包括进水量和出水量，并对水量数据进行分析，得到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号，并发送至后馈测定分析单元和投放单元，其中，药剂投放量的信号程度表示为：一级投放信号大于二级投放信号大于三级投放信号，且一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号统称投放信号；

后馈测定分析单元在接收到投放信号后，采集生物池污水的排放水质数据，排放水质数据包括出水总氮数值和出水硝氮数值，并对排放水质数据进行分析，得到不合格信号，并将不合格信号发送至投放分析单元；

投放分析单元在接收到不合格信号后，立即采集药剂的投放数据，投放数据包括药剂总流出量和生物池的药剂进入量，并对投放数据进行分析，得到水质二检信号和预警信号，并将水质二检信号发送至前馈水质状态单元，将预警信号发送至显示单元，显示单元在接收到预警信号后，立即以文字“投放异常”的方式进行展示预警。

优选的，所述前馈水质状态单元水质数据分析过程如下：

采集污水开始进入到生物池时刻到排出生物池时刻之间的时长，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内生物池的总氮数值CN和硝氮数值CD，将生物池标记为i，i为大于零的自然数，获取到各个生物池的总氮数值CNi和硝氮数值CDi，并经过公式

得到各个生物池的水质评估系数，其中，a1和a2分别为总氮数值和硝氮数值的预设权重因子，a3为预设误差修正权重系数，a1、a2和a3均大于零的自然数，a1+a2+a3=1.2473，Si为各个生物池的水质评估系数。

优选的，所述投药管控单元水量数据分析过程如下：

步骤一：将时间阈值划分为o个子时间节点，o为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内生物池的进水量，并构建进水量的集合A，以此获取到集合A的均值，并将其标记为平均进量JL，获取到各个子时间节点内生物池的出水量，并构建进水量的集合B，以此获取到集合B的均值，并将其标记为平均出量CL，并将时间阈值内平均进量JL与平均出量CL之间的差值标记为水存放量CF；

步骤二：并经公式分析得到各个生物池的投药参考系数Di，并将投药参考系数Di与其内部录入存储的预设投药参考系数区间进行比对分析：

若投药参考系数Di小于等于预设投药参考系数区间中的最小值，则判定污水轻度治理，生成三级投放信号；

若投药参考系数Di位于预设投药参考系数区间之内，则判定污水中度治理，生成二级投放信号；

若投药参考系数Di大于等于预设投药参考系数区间中的最大值，则判定污水重度治理，生成一级投放信号。

优选的，所述后馈测定分析单元排放水质数据分析过程如下：

采集到生物池排放开始排放污水后的一段时间的时长，并将其标记反馈时长，获取到反馈时长内生物池的出水总氮数值CZN和出水硝氮数值CXD，并经公式得到各个生物池的排放水质系数Pi，并将排放水质系数Pi与其内部录入存储的预设排放水质系数阈值进行比对分析：

若排放水质系数Pi大于等于预设排放水质系数阈值，则生成不合格信号；

若排放水质系数Pi小于预设排放水质系数阈值，则不生成任何信号。

优选的，所述投放分析单元投放数据分析过程如下：

采集到药剂投放设备开始投放时刻到药剂停止进入到生物池时刻之间的时长，并将其标记为分析时长，获取到分析时长内药剂总流出量，同时获取到分析时长内生物池的药剂进入量，将药剂总流出量与药剂进入量之间的差值标记为可容错值KR；

并将可容错值KR与其内部预设可容错值阈值进行比对分析：

若可容错值KR小于等于预设可容错值阈值，则生成水质二检信号；

若可容错值KR大于预设可容错值阈值，则生产预警信号。

优选的，所述前馈水质状态单元在接收到水质二检信号后，立即从后馈测定分析单元调取对应生物池的排放水质系数Pi，并将对应生物池的排放水质系数Pi发送至投药管控单元，投药管控单元在接收到对应生物池的排放水质系数Pi后，立即对应生物池的排放水质系数Pi进行分析，具体分析过程如下：

获取到对应生物池的排放水质系数Pi以及预设排放水质系数阈值，并将排放水质系数Pi与预设排放水质系数阈值之间的差值标记待达标差值为DC，同时将待达标差值与水存放量的积标记为待补药系数DP，并将待补药系数DP与其内部录入存储的预设补药系数区间进行比对，若待补药系数DP位于对应预设补药系数区间，则生成对应预设补药系数区间的补药信号，并将对应预设补药系数区间的补药信号发送至投放单元；

投放单元在接收到对应预设补药系数区间的补药信号后，立即从存储单元调取预设补药系数区间的补药信号的所对应的预设药剂投放量进行补投。

优选的，所述投放单元在接收到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号后，立即根据接收到的投放信号从存储单元调取预设对应等级药剂投放方案，即一级投放信号对应一级投放方案，二级投放信号对应二级投放方案，三级投放信号对应三级投放方案。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明是通过从污水等级和反馈分析两个角度对药剂的投放进行合理分析以及调控，且通过公式化的处理和递进式的方式进行全面性的分析，有助于根据各个生物池内污水的等级来自动的根据预设投放方案进行药剂投放，以提高药剂使用的合规合理化程度，同时有助于提高系统的精准管控性能，此外还通过水质评估系数以及水存放量两个维度来提高数据分析的准确性和有效性，以降低药剂投放误差风险；

（2）本发明还通过数据反馈和预警的方式对药剂的投放进行监管，以方便对存在的药剂投放故障进行处理以及及时的预警，保证药剂正常流入生物池，结合信息反馈的方式对药剂的添加进行合理化控制和调节，以提高药剂使用的合规合理化程度，同时还配合有水质情况的采集，有助于对水质的消毒过程进行数据支持，进一步的保证污水处理效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明系统流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1所示，本发明为基于污水处理的智能加药系统，包括服务器、前馈水质状态单元、投药管控单元、投放单元、后馈测定分析单元、存储单元、投放分析单元以及显示单元，服务器与前馈水质状态单元呈单向通讯连接，前馈水质状态单元与投药管控单元呈单向通讯连接，投药管控单元与投放单元和后馈测定分析单元均呈单向通讯连接，后馈测定分析单元与前馈水质状态单元呈单向通讯连接，投放单元与存储单元呈双向通讯连接，后馈测定分析单元与投放分析单元呈单向通讯连接，投放分析单元呈与前馈水质状态单元呈单向通讯连接，投放分析单元呈与显示单元呈单向通讯连接；

当服务器生成监管指令时，并发送至前馈水质状态单元，前馈水质状态单元在接收到监管指令时，对生物池中污水的水质进行取样检测，判断污水的水质情况，以方便后续的药剂根据不同等级水质情况进行精准投放，有助于提高系统的精准管控性能，具体分析过程如下：

采集污水开始进入到生物池时刻到排出生物池时刻之间的时长，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内生物池中污水的水质数据，水质数据包括生物池总氮数值和生物池硝氮数值，获取到时间阈值内生物池的总氮数值和硝氮数值，并将总氮数值和硝氮数值分别标号为CN和CD，将生物池标记为i，i为大于零的自然数，获取到各个生物池的总氮数值CNi和硝氮数值CDi，并经过公式

得到各个生物池的水质评估系数，其中，a1和a2分别为总氮数值和硝氮数值的预设权重因子，a3为预设误差修正权重系数，a1、a2和a3均大于零的自然数，a1+a2+a3=1.2473，Si为各个生物池的水质评估系数，并将各个生物池的水质评估系数Si发送至投药管控单元；

投药管控单元在接收到各个生物池的水质评估系数Si后，立即采集各个生物池的水量数据，水量数据包括进水量和出水量，并对水量数据进行分析，判断生物池中存水的情况，以方便为后续的投药进行数据支持，有助于药剂的合理管控和使用，具体分析过程如下：

将时间阈值划分为o个子时间节点，o为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内生物池的进水量，并构建进水量的集合A，以此获取到集合A的均值，并将其标记为平均进量JL，获取到各个子时间节点内生物池的出水量，并构建进水量的集合B，以此获取到集合B的均值，并将其标记为平均出量CL，并将时间阈值内平均进量JL与平均出量CL之间的差值标记为水存放量CF，需要说明的是，水存放量CF的数值越大，则所需投放药剂的量越大，反之，水存放量CF的数值越小，则所需投放药剂的量越小；

并经过公式

得到各个生物池的投药参考系数，其中，f1和f2分别为水质评估系数和水存放量的预设比例系数，f3为预设干扰矫正因子，f1+f2=1.2936，f1、f2以及f3均大于零，Di为各个生物池的投药参考系数，并将投药参考系数Di与其内部录入存储的预设投药参考系数区间进行比对分析：

若投药参考系数Di小于等于预设投药参考系数区间中的最小值，则判定污水轻度治理，生成三级投放信号；

若投药参考系数Di位于预设投药参考系数区间之内，则判定污水中度治理，生成二级投放信号；

若投药参考系数Di大于等于预设投药参考系数区间中的最大值，则判定污水重度治理，生成一级投放信号，并将一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号发送至后馈测定分析单元和投放单元，投放单元在接收到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号后，立即根据接收到的投放信号从存储单元调取预设对应等级药剂投放方案，即一级投放信号对应一级投放方案，二级投放信号对应二级投放方案，三级投放信号对应三级投放方案，需要说明的是，一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号所对应的投放药剂量在不断减少，且药剂投放量的信号程度表示为：一级投放信号大于二级投放信号大于三级投放信号，且一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号统称投放信号，进而有助于根据各个生物池内污水的等级来自动的根据预设投放方案进行药剂投加，以提高药剂使用的合规合理化程度；

实施例2：

后馈测定分析单元在接收到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号后，立即从污水的排放水质数据角度去分析，采集生物池污水的排放水质数据，排放水质数据包括出水总氮数值和出水硝氮数值，并对排放水质数据进行分析，判断处理后水质是否合格，以保证药剂投放的合理性，具体分析过程如下：

采集到生物池排放开始排放污水后的一段时间的时长，并将其标记反馈时长，获取到反馈时长内生物池的出水总氮数值和出水硝氮数值，并将出水总氮数值和出水硝氮数值分别标号CZN和CXD，并经过公式

得到生物池的排放水质系数，其中，c1和c2分别为出水总氮数值和出水硝氮数值的预设比例系数，c1、c2以及c3均大于零，c1+c2=1.357，c2+c3=1.296，P为排放水质系数，进而获取到各个生物池的排放水质系数Pi，并将排放水质系数Pi与其内部录入存储的预设排放水质系数阈值进行比对分析：若排放水质系数Pi大于等于预设排放水质系数阈值，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至投放分析单元，若排放水质系数Pi小于预设排放水质系数阈值，则不生成任何信号，进而有助于对投放药剂进行监管，以及对投放方案进行及时的调整，提高污水的治理效果，同时有助于药剂使用的合理合规；

投放分析单元在接收到不合格信号后，立即采集药剂的投放数据，投放数据包括药剂总流出量和生物池的药剂进入量，并对投放数据进行分析，判断药剂投放是否正常，以方便对存在的药剂投放故障进行运管以及及时的预警，具体分析过程如下：

采集到药剂投放设备开始投放时刻到药剂停止进入到生物池时刻之间的时长，并将其标记为分析时长，获取到分析时长内药剂总流出量，同时获取到分析时长内生物池的药剂进入量，将药剂总流出量与药剂进入量之间的差值标记为可容错值，标号为KR，需要说明的是，可容错值KR的数值越大，则对生物池中污水治理影响越大，污水处理效果越差，反之，可容错值KR的数值越小，则对生物池中污水治理影响越小，污水处理效果越好，并将可容错值KR与其内部预设可容错值阈值进行比对分析，若可容错值KR小于等于预设可容错值阈值，则生成水质二检信号，并发送至前馈水质状态单元；

若可容错值KR大于预设可容错值阈值，则生产预警信号，并发送至显示单元，显示单元在接收到预警信号后，立即以文字“投放异常”的方式进行展示预警，进而有助于提醒工作人员及时的对药剂投放进行检修，保证药剂正常流入生物池；

前馈水质状态单元在接收到水质二检信号后，立即从后馈测定分析单元调取对应生物池的排放水质系数Pi，并将对应生物池的排放水质系数Pi发送至投药管控单元，投药管控单元在接收到对应生物池的排放水质系数Pi后，立即对应生物池的排放水质系数Pi进行分析，具体分析过程如下：

获取到对应生物池的排放水质系数Pi以及预设排放水质系数阈值，并将排放水质系数Pi与预设排放水质系数阈值之间的差值标记待达标差值，标号为DC，同时将待达标差值与水存放量的积标记为待补药系数DP，并将待补药系数DP与其内部录入存储的预设补药系数区间进行比对，若待补药系数DP位于对应预设补药系数区间，则生成对应预设补药系数区间的补药信号，并将对应预设补药系数区间的补药信号发送至投放单元，投放单元在接收到对应预设补药系数区间的补药信号后，立即从存储单元调取预设补药系数区间的补药信号的所对应的预设药剂投放量进行补投，例如若待补药系数DP的数值位于预设补药系数区间一中，则生成一级补药信号，若待补药系数DP的数值位于预设补药系数区间二中，则生成二级补药信号，以此类推，且将补药的量经投放单元发送至存储单元进行存储，同时对第一次预设对应等级药剂投放方案进行药剂调整，结合信息反馈的方式对药剂的添加进行合理化控制和调节，以提高药剂使用的合规合理化程度，同时还配合有水质情况的采集，有助于对水质的消毒过程进行数据支撑，进一步的保证污水处理效果；

综上所述，本发明是从污水等级和反馈分析两个角度对药剂的投放进行合理分析以及调控，且通过公式化的处理和递进式的方式进行全面性的分析，即通过各个生物池内污水的等级来自动的根据预设投放方案进行药剂投放，以提高药剂使用的合规合理化程度，同时有助于提高系统的精准管控性能，此外还通过水质评估系数以及水存放量两个维度来提高数据分析的准确性和有效性，以降低药剂投放误差风险；

此外通过数据反馈和预警的方式对药剂的投放进行监管，以方便对存在的药剂投放故障进行处理以及及时的预警，保证药剂正常流入生物池，结合信息反馈的方式对药剂的添加进行合理化控制和调节，以提高药剂使用的合规合理化程度，同时还配合有水质情况的采集，有助于对水质的消毒过程进行数据支持，进一步的保证污水处理效果。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置，以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，包括服务器、前馈水质状态单元、投药管控单元、投放单元、后馈测定分析单元、存储单元、投放分析单元以及显示单元；

当服务器生成监管指令时，并发送至前馈水质状态单元，前馈水质状态单元在接收到监管指令时，采集生物池中污水的水质数据，水质数据包括生物池总氮数值和生物池硝氮数值，并对水质数据分析，将得到各个生物池的水质评估系数Si发送至投药管控单元；

投药管控单元在接收到各个生物池的水质评估系数Si后，立即采集各个生物池的水量数据，水量数据包括进水量和出水量，并对水量数据进行分析，得到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号，并发送至后馈测定分析单元和投放单元，其中，药剂投放量的信号程度表示为：一级投放信号大于二级投放信号大于三级投放信号，且一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号统称投放信号；

后馈测定分析单元在接收到投放信号后，采集生物池污水的排放水质数据，排放水质数据包括出水总氮数值和出水硝氮数值，并对排放水质数据进行分析，得到不合格信号，并将不合格信号发送至投放分析单元；

投放分析单元在接收到不合格信号后，立即采集药剂的投放数据，投放数据包括药剂总流出量和生物池的药剂进入量，并对投放数据进行分析，得到水质二检信号和预警信号，并将水质二检信号发送至前馈水质状态单元，将预警信号发送至显示单元，显示单元在接收到预警信号后，立即以文字“投放异常”的方式进行展示预警。

2.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述前馈水质状态单元水质数据分析过程如下：

采集污水开始进入到生物池时刻到排出生物池时刻之间的时长，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内生物池的总氮数值CN和硝氮数值CD，将生物池标记为i，i为大于零的自然数，获取到各个生物池的总氮数值CNi和硝氮数值CDi，并经过公式

得到各个生物池的水质评估系数，其中，a1和a2分别为总氮数值和硝氮数值的预设权重因子，a3为预设误差修正权重系数，a1、a2和a3均大于零的自然数，a1+a2+a3=1.2473，Si为各个生物池的水质评估系数。

3.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述投药管控单元水量数据分析过程如下：

步骤一：将时间阈值划分为o个子时间节点，o为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内生物池的进水量，并构建进水量的集合A，以此获取到集合A的均值，并将其标记为平均进量JL，获取到各个子时间节点内生物池的出水量，并构建进水量的集合B，以此获取到集合B的均值，并将其标记为平均出量CL，并将时间阈值内平均进量JL与平均出量CL之间的差值标记为水存放量CF；

步骤二：并经公式分析得到各个生物池的投药参考系数Di，并将投药参考系数Di与其内部录入存储的预设投药参考系数区间进行比对分析：

若投药参考系数Di小于等于预设投药参考系数区间中的最小值，则判定污水轻度治理，生成三级投放信号；

若投药参考系数Di位于预设投药参考系数区间之内，则判定污水中度治理，生成二级投放信号；

若投药参考系数Di大于等于预设投药参考系数区间中的最大值，则判定污水重度治理，生成一级投放信号。

4.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述后馈测定分析单元排放水质数据分析过程如下：

采集到生物池排放开始排放污水后的一段时间的时长，并将其标记反馈时长，获取到反馈时长内生物池的出水总氮数值CZN和出水硝氮数值CXD，并经公式得到各个生物池的排放水质系数Pi，并将排放水质系数Pi与其内部录入存储的预设排放水质系数阈值进行比对分析：

若排放水质系数Pi大于等于预设排放水质系数阈值，则生成不合格信号；

若排放水质系数Pi小于预设排放水质系数阈值，则不生成任何信号。

5.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述投放分析单元投放数据分析过程如下：

采集到药剂投放设备开始投放时刻到药剂停止进入到生物池时刻之间的时长，并将其标记为分析时长，获取到分析时长内药剂总流出量，同时获取到分析时长内生物池的药剂进入量，将药剂总流出量与药剂进入量之间的差值标记为可容错值KR；

并将可容错值KR与其内部预设可容错值阈值进行比对分析：

若可容错值KR小于等于预设可容错值阈值，则生成水质二检信号；

若可容错值KR大于预设可容错值阈值，则生产预警信号。

6.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述前馈水质状态单元在接收到水质二检信号后，立即从后馈测定分析单元调取对应生物池的排放水质系数Pi，并将对应生物池的排放水质系数Pi发送至投药管控单元，投药管控单元在接收到对应生物池的排放水质系数Pi后，立即对应生物池的排放水质系数Pi进行分析，具体分析过程如下：

获取到对应生物池的排放水质系数Pi以及预设排放水质系数阈值，并将排放水质系数Pi与预设排放水质系数阈值之间的差值标记待达标差值为DC，同时将待达标差值与水存放量的积标记为待补药系数DP，并将待补药系数DP与其内部录入存储的预设补药系数区间进行比对，若待补药系数DP位于对应预设补药系数区间，则生成对应预设补药系数区间的补药信号，并将对应预设补药系数区间的补药信号发送至投放单元；

投放单元在接收到对应预设补药系数区间的补药信号后，立即从存储单元调取预设补药系数区间的补药信号的所对应的预设药剂投放量进行补投。

7.根据权利要求1所述的基于污水处理的智能加药系统，其特征在于，所述投放单元在接收到一级投放信号、二级投放信号以及三级投放信号后，立即根据接收到的投放信号从存储单元调取预设对应等级药剂投放方案，即一级投放信号对应一级投放方案，二级投放信号对应二级投放方案，三级投放信号对应三级投放方案。

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